Exobiologia é o estudo de possíveis formas de vida fora do ambiente da Terra. Embora os exobiólogos ainda não tenham encontrado uma prova definitiva da vida alienígena, eles passam o tempo pesquisando por essa prova e descobrindo as maneiras pelas quais a vida poderia potencialmente sobreviver em outras partes do universo. Os exobiólogos podem trabalhar em estreita associação com agências espaciais do governo.
A origem da vida é de grande interesse para os exobiólogos, que utilizam a teoria da evolução em seus estudos. Qualquer campo científico que possa lançar alguma luz sobre como a vida se origina e interage com seu ambiente tem um papel a desempenhar na exobiologia. Geneticistas, microbiologistas e até especialistas não biológicos, como geólogos, podem ter carreiras em exobiologia.
Geneticistas e biólogos evolucionistas podem estudar as formas genéticas existentes de organismos na Terra, colocar esses mecanismos de sobrevivência no contexto do ambiente e apresentar diferentes teorias sobre como os organismos podem viver em diferentes planetas. Os microbiologistas entram no campo da exobiologia porque sua área de especialização, micróbios, é encontrada em todo o planeta em vários ambientes. Uma fonte importante de informações úteis sobre exobiologia vem de detalhes de bactérias e outros organismos microscópicos que vivem em ambientes extremos, diferente de qualquer outra forma de organismo.
Formas incomuns de vida na Terra também podem informar um exobiologista sobre possíveis caminhos para que a vida se desenvolva e prospere. Por exemplo, bactérias que podem crescer usando arsênico, um metal geralmente tóxico, fornecem um mecanismo para os exobiólogos teorizarem sobre como formas de vida semelhantes poderiam crescer em ambientes de condições semelhantes. As bactérias que vivem em temperaturas extremamente quentes também podem fornecer informações sobre como a vida poderia sobreviver nos primeiros dias de um planeta semelhante à Terra, onde a vida primitiva teve que lidar com temperaturas semelhantes.
Um exobiólogo também pode ser capaz de inspecionar amostras do espaço sideral, de meteoritos a amostras de rochas diretamente da lua ou de planetas como Marte. Ele ou ela também podem ter pesquisado as marcas fósseis reveladoras deixadas pelos organismos pré-históricos nas rochas da Terra e usá-las para comparar as amostras de rochas, a fim de identificar possíveis remanescentes fósseis. Os dados que um exobiólogo coleta na Terra são valiosos para descobrir que marcas em uma rocha alienígena podem representar.
Os exobiólogos também podem se especializar na interpretação de imagens tiradas de outros corpos planetários. Eles podem ser capazes de identificar sinais de fontes de água ou mares, mesmo que sejam antigos. Alguns exobiólogos também estudam as concentrações de certos elementos em outros planetas para descobrir, por exemplo, se a composição da atmosfera indica a presença de alguma vida. A partir de 2011, os exobiólogos ainda não haviam conseguido encontrar evidências definitivas da vida fora da Terra, e as interpretações dos possíveis sinais de vida podem ser controversas.